[發明專利]包括具有多能級的三耦合量子阱結構的光學設備

有效

• 申請號: 201410363259.2
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104638080B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 趙龍哲;李用卓;樸昌泳;羅炳勛;樸勇和;周建佑
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社;光州科學技術院
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01S5/34
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邵亞麗

提供了一種光學設備，其包括具有兩個外部勢壘和在所述兩個外部勢壘之間的耦合量子阱的有源層。耦合量子阱包括：第一量子阱層、第二量子阱層、以及第三量子阱層、布置在所述第一量子阱層和所述第二量子阱層之間的第一耦合勢壘、以及布置在所述第二量子阱層和所述第三量子阱層之間的第二耦合勢壘。第一量子阱層的厚度和第三量子阱層的厚度的每個與第二量子阱層的厚度不同。此外，第一量子阱層的能級和第三量子阱層的能級的每個與第二量子阱層的能級不同。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年11月7日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2013-0134986的優先權，通過引用，將其公開內容全部合并于此。

技術領域

與示例性實施例一致的裝置涉及一種包括三耦合量子阱結構的光學設備，并且更具體地，涉及一種包括具有多能級的三耦合量子阱結構的光學設備，其可以提高多量子阱結構中的光吸收強度，而不會增加驅動電壓。

背景技術

3D相機不僅具有一般的圖像捕獲功能，而且還具有測量從物體的表面上的多個點到3D相機的距離的功能。最近已經提出了多種算法來測量物體和3D相機之間的距離。這些算法中的典型算法是飛行時間(time-of-flight(TOF))算法。根據TOF法，照明光被發射到物體上，然后測量在從照明光被發射直到從物體反射的照明光被光接收單元接收之間的飛行時間。照明光的飛行時間可以通過測量上述照明光的相位延遲來獲得。高速光學調制器(modulator)被用來精確測量相位延遲。

具有優異的電-光響應特性的光學調制器被用于獲取具有高距離精度的三維圖像。最近，主要使用GaAs類半導體光學調制器。GaAs類半導體光學調制器具有在其中多量子阱(MQW)結構被布置在P電極和N電極之間的P-I-N二極管結構。在該結構中，當反向偏置電壓被施加到P-N電極之間時，MQW結構形成在特定的波長帶的激子，并且吸收光。MQW結構的吸收光譜特性上隨著反向偏置電壓的增加而朝向長波長移動。因此，特定波長處的吸收程度可以根據反向偏置電壓的變化而變化。因此，根據上述原理，具有特定波長的入射光的強度可以通過調節施加到光學調制器上的反向偏置電壓來調制。

在光學調制器中，距離精度隨著指示在當施加電壓時和不施加電壓時之間的吸收程度的不同的對比度(例如，解調對比)的增加而增加。以低電壓進行驅動有利于防止因熱而導致的性能劣化。在一般情況下，增加對比度可以通過增加在MQW結構中的光吸收強度和躍遷能量來實現。光吸收強度與量子阱層的厚度成反比并且與在所述量子阱層中的空穴的波函數和電子的波函數之間的重疊的程度的平方成正比。此外，指示吸收光譜移向長波長的程度的躍遷能量正比于量子阱層的厚度的四次方并且正比于施加的電壓的平方。

然而，當量子阱層的厚度被減小以增加光的吸收強度時，躍遷能量減少，并且所施加的電壓增加以補償躍遷能量的減少。另一方面，當量子阱層的厚度被增加以增加躍遷能量時，空穴的波函數和電子的波函數之間的重疊程度降低，并且由電子-空穴對而生成的激子減小，使得吸收強度降低。因此，吸收強度的提高和驅動電壓的降低處于折衷選擇的關系。

發明內容

另外的示例性方面將部分地在下面的描述中得以闡述，并且部分地將從描述中變得顯而易見，或者可通過本實施例的實踐而得知。

根據本發明的示例性實施例的一個方面，一種光學設備，包括：有源層，其包括至少兩個外部勢壘，以及被插入在所述至少兩個外部勢壘之間的至少一個耦合量子阱，在其中，每個耦合量子阱包括至少三個量子阱層和至少兩個耦合勢壘，其中，所述耦合勢壘中的每個被設置在量子阱層中的兩個之間，被布置在耦合量子阱的相對兩端的兩個量子阱層的厚度與被布置在兩個量子阱層之間的其他量子阱層的厚度不同，并且被布置在相對兩端的兩個量子阱層的能級與被布置在兩個量子阱層之間的其他量子阱層的能級不同。

至少兩個耦合勢壘的勢能可以比接地電平高，并且比外部勢壘的能級低。